[[Arduino勉強会]]

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2014/03/29からのアクセス回数 &counter;

** 音声合成モジュール [#y0ad317d]
秋月から販売されている
[[音声合成モジュールATP3011F4-PU>http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-05665/]]
をATMegaボードに差して、動作を確認してみました。

&ref(ATP3011F4-PU.png);



ちょっと乱暴ですが、圧電スピーカを以下の様に接続しました。
- GND: 黒線
- D6: 赤線

Arduino IDEを起動し、シリアルモニターを起動します。
改行の設定を「CRおよびLF」にし、ボーレートは9600 baudとします。

最初に、?を入力して音声合成モジュールにボーレートを調整させます。

この時">>"と返ってきます。

次に発生させたい言葉をローマ字で入力します。
#pre{{
「ohayou」
}}
と入力すると、それっぽくスピーカら音声が出力され、シリアルモニターには、
"*>"と返ってきます。

&ref(SerialMonitor.png);



** 音声合成モジュールの使い方 [#x974e402]
音声合成モジュールの使い方は、
[[音声合成LSI(ATP3011F4-PU)を使ってみます>http://www.geocities.jp/zattouka/GarageHouse/micon/TalkIC/ATP3011.htm]]
に詳しく紹介されています。

音声合成モジュールのピン配置を上記サイトの図を引用して説明します。

&ref(ATP3011-2.jpg);



*** 動作モード [#nc762cf6]
音声合成モジュールには、4つの動作モードがあります。モードの設定は、PMOD0, PMOD1で行います。
未接続の場合には、セーフモードになっているみたいです。

| 動作モード |  意味 | PMOD0 | PMOD1 |h
| コマンド入力モード | 外部シリアルインタフェースを使ってメッセージを出力する |1 | 1 |
| セーフモード | 内部設定に関わらず、UART(9600bau)またはI2Cでのシリアル通信を使用する | 0 | 1 |
| スタンドアロンモード | PC0~PC3で指定されたプリセットメッセージを出力する | 1 | 0 |
| デモモード | プリセットメッセージを繰り返し出力する | 0 | 0 |

上記サイトのブレッドボードの配線を参考にデモモードを試してみました。

&ref(demo-mode.png);



*** シリアル通信の指定 [#qe633d71]
シリアル通信には、UART(9600bau)、I2C, SPIを使用できます。使用するシリアル通信は、SMOD0, SMOD1で設定します。
未接続の場合には、UARTが選択されるみたいです。


| 通信モード | SMOD0 | SMOD1 |h
| UART | 1 | 1 |
| I2C | 0 | 1 |
| SPI(mode3) | 1 | 0 |
| SPI(mode0) | 0 | 0 |

** 秋月のATMegaボードを使う [#i103a62d]
初心者にお薦めなのが、秋月のATMegaボードを使う方法です。ブレッドボードで何本も結線すると間違いも多くなります。

今回使用する部品は、以下の7点です。((すべて秋月で購入可能))

&ref(parts.png);



| 部品名 | 型名 | 値段 |h
| 音声合成LSI | ATP3011F1-PU(ゆっくりな女声) |  850円 |
| ATMEGA168/328用マイコンボード(I/Oボード) | AE-ATmega328 | 150円|
| 丸ピンICソケット(28P) | 2227MC-28-03 | 70円 |
| ピンソケット (6P) | C-03784 | 20円x2 = 40円 |
| ピンソケット (8P) | C-03784 | 30円x2 = 60円 |
| プラスチックスペーサー | P-01864 | 100円/2 = 50円 |
| スピーカー | P-03285 | 100円 |


組み立てると以下の様になります。((他の部品を追加すると単体で動くArduinoになります))


&ref(AE-Atmega328.png);


** 音声合成モジュールを載せて動かしてみる [#ke0bd94a]
音声合成モジュールを載せて、動かしてみます。


シリアルモジュールと使って音声合成モジュールを接続します。


シリアルモジュールのピンは、右から以下のようになっています。


| 1 | DTR |
| 2 | RX-I |
| 3 | TX-O |
| 4 | VCC |
| 5 | CTS(GND) |
| 6 | GND |


&ref(Serial-module.png);




シリアルモジュールとATMegaボードの接続は、以下の様につなぎます。


| シリアルモジュール | ATMegaボード |h
| GND | J4-GND |
| VCC | J4-5V |
| RX-I | J1-1(TX) |
| TX-O | J1-0(RX) |


スピーカーとの接続は、以下の様にします。
| 赤 | J1-6 |
| 黒 | GND |


&ref(ATP-setting.png);




*** 動作確認 [#xefced9b]
シリアルモニターを9600bauにセットして開きます。以下のように?を入力し、リターンキーを押すと
>>が表示されれば接続はOKです。

#pre{{
?
}}

#pre{{
>>
}}

つぎに好きな言葉をローマ字で入力してみましょう。ohayouと入力すると「おはよう」としゃべります。

#pre{{
ohayou
}}
応答
#pre{{
*>
}}


** Arduinoとの接続 [#wa9b21ef]
Arduinoと接続して、パソコンからローマ字を入力する場合には、音声合成モジュールを以下の様に設定します。
- 動作モード:セーフモード(PMOD0=0, PMOD1=1)
- 通信モード:UART(SMOD0=1, SMOD1=1)

さらに音声合成モジュールとArduino(Arduinoは単に電源供給とPCとの接続に使う)との接続は、以下の様にします。
| Arduino | 音声合成モジュール |h
| 0 Rx | 2 RxD |
| 1 Tx | 3 TxD |

&ref(Arduino_safe-mode.png);


** 音声メニューに挑戦 [#y9293f44]
今度は、Arduinoから音声合成モジュールにじゃべらせてみます。

&ref(onsei-menu.png);

Arduinoから音声モジュールにしゃべらせたいローマ字を出力するには、Serial.println関数を使います。
今回は、複数のボタンを使う代わりにつまみの大きな可変抵抗を使います。

ArduinoのA0を可変抵抗の真ん中のピンにセットし、両端をGNDと5Vに接続します。


音声モジュールとArduinoの接続を先ほどは、逆につなぎ替えます。

| Arduino | 音声合成モジュール |h
| 1 Tx | 2 RxD |
| 0 Rx | 3 TxD |

スケッチは、以下の様にします。
#pre{{
int  led = 13;
int  tumami = A0;
int  sentaku = -1;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   pinMode(led, OUTPUT);
   mainMenu();
}

void mainMenu() {
  Serial.println("meinmenyudesu");
  delay(2000);
  Serial.println("eruediwo tenntousurubaaiha ichiwo");
  delay(4000);
  Serial.println("eruediwo syoutousurubaaiha niwo");
  delay(4000);
  Serial.println("mouichido menyuwo kikubaaiha sya-puwo");
  delay(4000);
  Serial.println("oshitekudasai"); 
}

void loop() {
  sentaku = map(analogRead(tumami), 0, 1023, 0, 3);
  switch (sentaku) {
    case 0:
      digitalWrite(led, HIGH);
      break;
    case 1:
      digitalWrite(led, LOW);
      break;
    case 2:
    default:
      mainMenu();
  }
  delay(1000);
}
}}

つまみを変えるとLEDを点灯したり、消灯したり、音声メニューをしゃべらせたりできます。


** ATMegaボードとArduino Pro Miniボードの接続 [#y34dac18]
ブレッドボードで音声合成モジュールの設定が確認できましたので、
ATMegaボードとArduino Pro Miniボードをつないで、音声メニューを作ってみましょう。


ブレッドボードと音声合成モジュールの接続は、以下の様にします。
- ブレッドボードの結線(両端の赤と青を接続しておく)
| ブレッドボード | 接続先 |h
| ブレッドボード 赤(5V) | Arduino Pro VCC |
| ブレッドボード 青(GND) | Arduino Pro GND |
| ブレッドボード 赤(5V) | 可変抵抗-左 |
| ブレッドボード 青(GND) | 可変抵抗-右 |
| 可変抵抗-中 | Arduino Pro A0 |


- 音声合成モジュールの結線
| 音声合成モジュール | 接続先 |h
| J1-0R | Arduino Pro Mini TxD |
| J1-1T | Arduino Pro Mini RxD |
| J1-2(SMOD0) | ブレッドボード 赤(5V) |
| J1-3(SMOD1) | ブレッドボード 赤(5V) |
| J1-6 | スピーカ 赤 |
| J2-8(PMOD0) | ブレッドボード 青(GND) |
| J2-9(PMOD1) | ブレッドボード 赤(5V) |
| J4-5V | ブレッドボード 赤(5V) |
| J4-GND | ブレッドボード 青(GND) |


接続したら、こんな感じです。これで音声メニューのスケッチを動かしてみて下さい。


&ref(Mini-onsei-setting.png);


** 音声温度計 [#e24197a4]
次に、可変抵抗の代わりに温度センサーLM35DZを接続して、温度をしゃべる「音声温度計」を作ってみましょう。


LM35DZのピンを底からみたピンの配置をデータシートから引用します。


&ref(LM35DZ.png);




LM35DZのラベルを見て、左のピンが5Vになるようにブレッドボードに差します。


&ref(onsei-ondokei.png);




以下のスケッチを使ってLM35DZの電圧から温度を読み上げるようにします。


#pre{{
int  lm32 = A0;

void setup() {
   Serial.begin(9600);
   Serial.println("onsei ondokeide_su");
   delay(2000);
}

void loop() {
  float t = (float)analogRead(lm32)/1023*500.0;
  Serial.print("imano onndowa <NUMK VAL=");
  Serial.print(t, 1);
  Serial.println(">dode_su");
  delay(3000);
}
}}


温度の部分を以下の様にすることで、数字を正しく読み上げます。
#pre{{
<NUMK VAL=温度>
}}

** コメント [#t07e4e3e]
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- 坪本さんのご指摘でJ1-1(RX)は、J1-0(RX)の誤りでした。お詫びして訂正します。 -- [[竹本 浩]] &new{2014-07-26 (土) 18:41:54};
- ATMegaボードとArduino Pro Miniボードの接続で、音声合成モジュールの結線を修正 -- [[竹本 浩]] &new{2014-08-10 (日) 14:26:06};
- 藤本さんのご指摘で、セーフモード(PMOD1=0, PMOD2=1)をセーフモード(PMOD0=0, PMOD1=1)に修正 -- [[竹本 浩]] &new{2018-01-08 (月) 09:46:00};

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